MORICHI: zbiór danych do badania przegrzewania miast podczas ekstremalnych upałów w klimacie kontynentalnym z gorącym latem

Dlaczego gorące miasta mają znaczenie dla codziennego życia

Na całym świecie mieszkańcy miast odczuwają coraz gorętsze lata — i nie tylko z powodu zmian klimatu. Ulice, chodniki i budynki pochłaniają słońce w ciągu dnia i powoli oddają to ciepło w nocy, zamieniając dzielnice w utrzymujące się długotrwale „ogniska ciepła”. Dodatkowe nagrzewanie, nałożone na fale upałów, może przeciążać sieci energetyczne, powodować dyskomfort w domach i zagrażać zdrowiu — zwłaszcza w przypadku osób najbardziej wrażliwych. Naukowcom często jednak brakuje szczegółowych, ulicznych pomiarów pokazujących, jak to ciepło się kumuluje i gdzie jest najbardziej intensywne. Niniejszy artykuł przedstawia MORICHI, nowy otwarty zbiór danych z Pittsburgha, który rejestruje zarówno pogodę, jak i podczerwone „obrazy cieplne” fragmentu miejskiej zabudowy podczas rzeczywistego zdarzenia ekstremalnego upału, dostarczając badaczom — a w konsekwencji planistom miejskim i opinii publicznej — nowych narzędzi do zrozumienia i ograniczania niebezpiecznego przegrzewania się miast.

Jak jedna ulica opowiada większą historię

Badanie koncentruje się na typowym kanionie ulicznym na kampusie Carnegie Mellon University w Pittsburghu. Dwie średniowysokie kamienice otaczają drogę z chodnikami, drzewami i trawnikami, tworząc układ bliski wielkiej części miejskiej tkanki mieszkalnej. Pittsburgh leży w klimacie kontynentalnym z gorącym latem — typie klimatu występującym w wielu rejonach północno-wschodnich Stanów Zjednoczonych, części Europy i Azji Wschodniej. Do tej pory brakowało szczegółowych danych cieplnych dla takich klimatów, mimo że prognozuje się w nich częstsze i dłuższe fale upałów. Poprzez staranne wyposażenie tej jednej reprezentatywnej ulicy badacze stworzyli lokalne laboratorium, którego wnioski można rozszerzyć na inne miasta o podobnych warunkach pogodowych i formie urbanistycznej.

Obserwowanie pogody z perspektywy pieszego

Cztery kompaktowe stacje pogodowe zainstalowano na wysokości dwóch metrów nad ziemią — mniej więcej na wysokości głowy człowieka — dwie w obszarze ogrodowym i dwie w kanionie ulicznym. Przez niemal dwa miesiące latem 2024 roku rejestrowały temperaturę powietrza, wilgotność, wiatr, opady oraz miary komfortu co pięć minut. Ten okres obejmował intensywną falę upałów z popołudniowymi temperaturami sięgającymi około 36 stopni Celsjusza i ciepłymi nocami około 24 stopni. Ponieważ pomiary prowadzono tam, gdzie ludzie faktycznie chodzą i przesiadują, odzwierciedlają one warunki, jakie odczuwają piesi i pracownicy zewnętrzni, zamiast wygładzonych średnich z wysokich wież dachowych czy odległych lotnisk.

Pomiar temperatury miasta „piksel po pikselu”

Aby zobaczyć, jak różne powierzchnie — jezdnia, chodniki, ściany z cegły, szklane elewacje, drzewa, a nawet dachowa instalacja chłodząca — nagrzewają się i stygną, zespół zamontował kamerę termowizyjną na wysokim budynku w pobliżu. Kamera patrzyła w dół na kanion uliczny i rejestrowała obraz cieplny co sekundę, produkując setki tysięcy klatek podczas kampanii. Każdy piksel na tych obrazach odpowiada małemu skrawkowi powierzchni z własną pozorną temperaturą. Starannie osłonięty sensor stykowy na chodniku dostarczył „punktu prawdy”, który pozwolił badaczom skalibrować kamerę, utrzymując błędy w pomiarze temperatury powierzchni w granicach około 1,7 stopnia Celsjusza. Kontrole etyczne i odległa pozycja obserwacyjna zapewniły, że osoby pojawiające się na obrazach nie mogły zostać zidentyfikowane.

Przekształcanie surowych pomiarów w zasób do wspólnego użytku

Powstały zbiór danych MORICHI to ponad terabajt informacji, udostępniony na wolnej licencji w międzynarodowym repozytorium danych badawczych. Zapisy pogodowe przechowywane są w prostych plikach tabelarycznych, natomiast obrazy termiczne zapisano w specjalizowanych sekwencjach zachowujących pełne dane radiometryczne i czasowe. Dedykowana biblioteka w Pythonie pomaga użytkownikom synchronizować różne znaczniki czasu, wyciągać szeregi temperatur dla konkretnych powierzchni oraz przetwarzać obrazy bez potrzeby korzystania z narzędzi własnościowych. Autorzy ocenili jakość danych, pokazując, że zarówno pomiary pogodowe, jak i obrazy w podczerwieni są stabilne w czasie i zawierają bardzo mało szumu, nawet w najgorętszych godzinach dnia i nocy.

Co to oznacza dla chłodniejszych, bezpieczniejszych miast

W praktyce MORICHI daje naukowcom, inżynierom i planistom szczegółowy film pokazujący, jak ciepło kumuluje się i przemieszcza w prawdziwej miejskiej ulicy podczas ekstremalnego upału. Dzięki temu mogą sprawdzać, czy modele komputerowe klimatu miejskiego zachowują się realistycznie, lub trenować nowe metody oparte na danych do przewidywania gorących punktów. Mogą porównywać efekt chłodzenia drzew i trawników z nagrzewaniem się asfaltu, ruchem ulicznym i ciepłem odpadowym z urządzeń na dachach. Wnioski płynące z tego zbioru danych mogą pomóc miastom o podobnym klimacie projektować ulice, budynki i tereny zielone, które pozostaną bardziej komfortowe podczas fal upałów, czyniąc życie miejskie bezpieczniejszym i bardziej odpornym w obliczu ocieplającej się planety.

Cytowanie: Martin, M., Garcia-Sanchez, C., Stoter, J. et al. MORICHI: a Dataset to Study Urban Overheating during Extreme Heat in a Hot-Summer Humid Continental Climate. Sci Data 13, 404 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06763-w

Słowa kluczowe: ciepło miejskie, fale upałów, termowizja, dane mikroklimatyczne, Pittsburgh